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KR102138979B1 - Lane-based Probabilistic Surrounding Vehicle Motion Prediction and its Application for Longitudinal Control - Google Patents

Lane-based Probabilistic Surrounding Vehicle Motion Prediction and its Application for Longitudinal Control Download PDF

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Publication number
KR102138979B1
KR102138979B1 KR1020180150424A KR20180150424A KR102138979B1 KR 102138979 B1 KR102138979 B1 KR 102138979B1 KR 1020180150424 A KR1020180150424 A KR 1020180150424A KR 20180150424 A KR20180150424 A KR 20180150424A KR 102138979 B1 KR102138979 B1 KR 102138979B1
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KR
South Korea
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longitudinal
vehicle
predicting
surrounding
Prior art date
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KR1020180150424A
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Korean (ko)
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금동석
윤승제
김재환
김산민
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한국과학기술원
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Publication date
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Abstract

차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법은 센서를 통해 주변 차량 정보를 획득하는 단계, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계 및 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계를 포함한다.A method and apparatus for predicting lane-based probabilistic surrounding vehicle behavior and a longitudinal control method using the same are presented. The lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction and longitudinal control method using the method proposed in the present invention include obtaining surrounding vehicle information through a sensor and predicting a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information. Computing the probability of collision using the target lane and path of the surrounding vehicle considering the step of performing driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane and the future uncertainty. And proceeding with direction control.

Description

차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법{Lane-based Probabilistic Surrounding Vehicle Motion Prediction and its Application for Longitudinal Control}Lane-based Probabilistic Surrounding Vehicle Motion Prediction and its Application for Longitudinal Control

본 발명은 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자율 주행 차량 및 운전자 보조 시스템을 위한 주변 차량의 거동에 대한 확률론적 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction and a longitudinal control method and apparatus using the same. More specifically, the present invention relates to a stochastic prediction of the behavior of a surrounding vehicle for an autonomous vehicle and a driver assistance system and a longitudinal control method using the same.

최근 자율 주행 및 운전자 보조 시스템 (Driver Assistance Systems; DAS) 등 지능형 자동차 기술에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라 자율 주행 차량의 안정성 확보 및 주행 경로 계획을 위해 주변 차량에 대한 거동 예측 연구가 중요해지고 있다. 하지만 기존 예측 기술들의 낮은 예측 정확성으로 인해 자율 주행 차량의 안전한 주행 및 충돌 회피 기술 또한 신뢰성을 얻지 못한다. As research on intelligent vehicle technologies such as autonomous driving and Driver Assistance Systems (DAS) has been actively conducted, research on predicting behavior of neighboring vehicles is becoming important for securing stability and driving route planning for autonomous vehicles. However, due to the low prediction accuracy of the existing prediction technologies, the safe driving and collision avoidance technologies of autonomous vehicles are also not reliable.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 주변 차량의 거동에 대해 불확실성이 고려된 확률적인 예측이 필수적이며, 인공 신경망을 이용하여 주변 차량의 목표 차선 및 경로를 확률적으로 예측하는 알고리즘을 필요로 한다. In order to solve this problem, probabilistic prediction in which uncertainty is considered for the behavior of the surrounding vehicle is essential, and an algorithm for probabilistically predicting the target lane and path of the surrounding vehicle using an artificial neural network is required.

또한 주변 차량의 거동에 대한 예측이 확률적인 결과값으로 나오는 경우 대부분의 제어 알고리즘은 이를 제대로 적용하지 못하고 있다. 따라서 불확실성이 고려된 주변 차량에 대한 확률적 예측 결과값을 활용하여 충돌 회피 확률을 계산할 수 있는 종방향 차량 제어 알고리즘을 필요로 한다.In addition, most prediction algorithms fail to properly apply predictions about the behavior of nearby vehicles as stochastic results. Therefore, there is a need for a longitudinal vehicle control algorithm that can calculate a collision avoidance probability by using a probabilistic prediction result value for surrounding vehicles in which uncertainty is considered.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주변 차량의 거동에 대해 불확실성이 고려된 확률적인 거동 예측, 즉 인공 신경망을 이용하여 주변 차량의 목표 차선 및 경로를 확률적으로 예측하는 알고리즘을 제공하는데 있다. 또한, 불확실성이 고려된 주변 차량에 대한 확률적 예측 결과값을 활용하여 충돌 회피 확률을 계산할 수 있는 종방향 차량 제어 알고리즘을 제안한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an algorithm for predicting a target lane and a path of a neighboring vehicle by using a probabilistic behavior prediction, ie, an artificial neural network, in consideration of uncertainty regarding the behavior of the surrounding vehicle. In addition, we propose a longitudinal vehicle control algorithm that can calculate the collision avoidance probability by using the probabilistic predicted results of the surrounding vehicles, where uncertainty is considered.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법은 센서를 통해 주변 차량 정보를 획득하는 단계, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계 및 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계를 포함한다. In one aspect, the lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction and longitudinal control method using the method proposed in the present invention include obtaining surrounding vehicle information through a sensor, and using the acquired surrounding vehicle information to obtain a target of the surrounding vehicle Predicting the lane, calculating the driving route prediction using the acquired neighboring vehicle information for each target lane, and calculating the probability of collision using the target lane and route of the surrounding vehicle considering future uncertainty. And performing longitudinal control for collision avoidance.

획득된 주변 차량 정보를 이용하여 인공 신경망 구조를 통해 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계는 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 횡방향 정보 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용하고, 목표 차선에 대한 확률을 출력값으로 출력한다. The step of predicting the target lane of the neighboring vehicle through the artificial neural network structure using the acquired neighboring vehicle information includes an artificial neural network structure having current and past time series lateral information and road information of the surrounding vehicle as input values for a predetermined time. And output the probability for the target lane as an output value.

상기 목표 차선을 예측하는 방법은 인공신경망 구조 외에 Interacting Multiple Model 또는 Markov Chain 및 Gaussian distribution등의 확률 모델을 이용할 수 있다. In addition to the artificial neural network structure, a method of predicting the target lane may use an interacting multiple model or a probability model such as Markov Chain and Gaussian distribution.

인공 신경망 구조를 통해 주행 경로 예측 및 확률 변환을 수행하는 단계는 목표 차선에 대한 확률을 이용하여 종방향/횡방향 위치를 입력값으로하는 인공신경망 구조를 이용하고, 종방향/횡방향 위치를 출력값으로 출력하며, 종방향/횡방향 위치로 출력된 출력값을 확률로 변환하는 과정을 거쳐 최종적으로는 종방향/횡방향 경로와 확률 분포를 출력값으로 출력한다. The step of performing the driving path prediction and the probability transformation through the artificial neural network structure uses an artificial neural network structure having a longitudinal/lateral position as an input value using a probability for a target lane, and outputs a longitudinal/lateral position. And outputting the output value in the longitudinal/transverse position to probability, finally outputting the longitudinal/transverse path and probability distribution as output values.

상기 주행 경로를 예측하는 방법은 인공신경망 구조 또는 Polynomial fitting을 이용할 수 있다. 예를 들어, Polynomial fitting을 이용한 주행 경로 예측은 단순히 목표 차선이 정해지면 그 차선의 현재 위치와 목표 차선의 센터라인을 다항식으로 경로를 생성할 수 있다. As a method of predicting the driving route, an artificial neural network structure or a polynomial fitting may be used. For example, the prediction of a driving route using a polynomial fitting may generate a route in a polynomial form with the current position of the lane and the center line of the target lane when the target lane is determined.

충돌 가능성에 대한 확률적인 결과값을 이용하여 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계는 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행한다. The step of performing the longitudinal control for collision avoidance using the probabilistic result of the collision probability uses the cost function that minimizes the difference between the longitudinal target velocity and the current velocity and the target acceleration to determine the collision probability value. Optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding.

주변 차량의 거동에 대한 확률적인 거동 예측을 이용함으로써 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하고, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향 반영이 가능하다. By using the probabilistic behavior prediction of the behavior of surrounding vehicles, it is possible to control the longitudinal safety distance between the host vehicle and the surrounding vehicle by using the opportunity constraint type, and it is possible to control the longitudinal direction considering the uncertainty of the collision. It is possible to reflect the driving propensity of the own vehicle driver.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 장치는 주변 차량 정보를 획득하는 센서, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 예측부, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 확률 계산부 및 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 종방향 제어부를 포함한다. In another aspect, the lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction proposed by the present invention and the longitudinal control device using the same are a sensor for acquiring surrounding vehicle information and a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information Prediction unit for predicting, Probability calculation unit for predicting the driving route using the information about the surrounding vehicle acquired for each target lane, and the probability for the possibility of collision using the target lane and path of the surrounding vehicle considering the future uncertainty And a longitudinal control unit for calculating and performing longitudinal control for collision avoidance.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법은 센서를 통해 주변 차량 정보를 획득하는 단계, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 인공 신경망 구조를 통해 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계 및 예측된 주변 차량의 목표 차선 및 주행 경로를 이용하여 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 계산하고, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행하는 단계를 포함한다. In another aspect, the method for predicting lane-based probabilistic surrounding vehicle behavior and a longitudinal control method using the method proposed by the present invention include obtaining surrounding vehicle information through a sensor, and using the acquired surrounding vehicle information, an artificial neural network Predicting target lanes of the surrounding vehicles through the structure, performing driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane, and longitudinal targets using the predicted target vehicle lanes and driving routes And calculating a cost function to minimize the difference between the speed and the current speed and the target acceleration, and performing optimal longitudinal control so that the cost function is minimized without a collision probability exceeding a predetermined value.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 장치는 주변 차량 정보를 획득하는 센서, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 인공 신경망 구조를 통해 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 예측부, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측 을 수행하는 확률 계산부 및 예측된 주변 차량의 목표 차선 및 주행 경로를 이용하여 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 계산하고, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행하는 종방향 제어부를 포함한다. In another aspect, the lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction proposed by the present invention and the longitudinal control device using the predicted vehicle through the artificial neural network structure using a sensor that acquires the surrounding vehicle information and the acquired surrounding vehicle information A prediction unit for predicting a target lane of a nearby vehicle, a probability calculation unit for performing a driving route prediction using information of surrounding vehicles obtained for each target lane, and a longitudinal target using a predicted target vehicle's target lane and a driving route It includes a longitudinal control unit that calculates a cost function that minimizes the difference between the speed and the current speed and the target acceleration, and performs optimal longitudinal control so that the cost function is minimized without a collision probability exceeding a predetermined value.

본 발명의 실시예들에 따르면 주변 차량의 거동에 대해 불확실성이 고려된 확률적인 거동 예측, 즉 인공 신경망을 이용하여 주변 차량의 목표 차선 및 경로를 확률적으로 예측할 수 있고, 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산 및 충돌 회피를 위한 종방향 제어가 가능하다.According to embodiments of the present invention, a predictive behavior prediction in which uncertainty is considered for a behavior of a surrounding vehicle, that is, a target lane and a path of a surrounding vehicle can be predicted using an artificial neural network, and a surrounding vehicle in which uncertainty is considered It is possible to calculate the probability of a collision possibility using the target lane and path of and to control the longitudinal direction for collision avoidance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 차선 기반의 주변 차량에 대한 확률적 거동 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 차선 예측을 위한 인공 신경망의 구조와 주변 차량의 목표 차선과 확률을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종방향 및 횡방향 주행 경로 예측을 위한 인공 신경망 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불확실성이 고려된 주행 경로 예측 변환 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 예측 제어를 이용한 종방향 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 예측 제어의 비용 함수에 대한 정의와 제약 조건을 나타내는 수식이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전한 상황과 출동 상황을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction according to an embodiment of the present invention and a longitudinal control method using the same.
2 is a view for explaining a probability behavior prediction for a lane-based neighboring vehicle using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining the structure of an artificial neural network for target lane prediction and the target lane and probability of a surrounding vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an artificial neural network structure for predicting a longitudinal and transverse driving path according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of predicting a driving route in consideration of uncertainty according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining longitudinal control using model prediction control according to an embodiment of the present invention.
7 is a formula showing definition and constraints on a cost function of model prediction control according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a safe situation and a dispatch situation according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a structure of a lane-based probabilistic peripheral vehicle behavior prediction and a longitudinal control device using the same according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction according to an embodiment of the present invention and a longitudinal control method using the same.

제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법은 센서를 통해 주변 차량 정보를 획득하는 단계(110), 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계(120), 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계(130), 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계(140)를 포함한다. The proposed lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction and longitudinal control method using the method include obtaining nearby vehicle information through a sensor (110), and predicting a target lane of the surrounding vehicle using the acquired nearby vehicle information (120), a step of performing a driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane (130), calculating the probability of a collision possibility using the target lane and path of the surrounding vehicle in consideration of future uncertainty And proceeding to the longitudinal control for collision avoidance (140).

단계(110)에서, 센서를 통해 주변 차량 정보를 획득한다. In step 110, surrounding vehicle information is acquired through a sensor.

단계(120)에서, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측한다. 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 횡방향 정보 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 그리고, 목표 차선에 대한 확률을 출력값으로 출력한다. 상기 목표 차선을 예측하는 방법은 인공신경망 구조 외에 Interacting Multiple Model 또는 Markov Chain 및 Gaussian distribution등의 확률 모델을 이용할 수 있다. In step 120, the target lane of the neighboring vehicle is predicted using the acquired surrounding vehicle information. An artificial neural network structure using current and past time series lateral information and road information of surrounding vehicles for a predetermined time as input values may be used. Then, the probability for the target lane is output as an output value. In addition to the artificial neural network structure, a method of predicting the target lane may use an interacting multiple model or a probability model such as Markov Chain and Gaussian distribution.

단계(130)에서, 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행한다. 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 종방향/횡방향 위치 또는 속도를 입력값으로하는 인공신경망 구조를 이용하고, 종방향/횡방향 위치를 출력값으로 출력한다. 이 과정에서 종방향과 횡방향에 대해 각각 다른 인공 신경망을 사용한다. 또한 이 출력값을 확률로 변환하는 과정을 거쳐 최종적으로는 종방향/횡방향 위치에 대한 확률을 출력값으로 출력한다. 상기 주행 경로를 예측하는 방법은 인공신경망 구조 또는 다항식을 이용한 주행 경로 예측을 이용할 수 있다. 예를 들어, Polynomial fitting을 이용한 주행 경로 예측은 단순히 목표 차선이 정해지면 그 차선의 현재 위치와 목표 차선의 센터라인을 다항식으로 경로를 생성할 수 있다. In step 130, the driving route prediction is performed using the acquired surrounding vehicle information for each target lane. An artificial neural network structure using current and past time series longitudinal/transverse positions or speeds of surrounding vehicles as input values for a predetermined time is used, and longitudinal/transverse positions are output as output values. In this process, different artificial neural networks are used for the longitudinal and transverse directions. In addition, through the process of converting the output value to probability, finally, the probability for the longitudinal/transverse position is output as the output value. As a method of predicting the driving route, a driving route prediction using an artificial neural network structure or a polynomial equation may be used. For example, the prediction of a driving route using a polynomial fitting may generate a route in a polynomial form with the current position of the lane and the center line of the target lane when the target lane is determined.

단계(140)에서, 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행한다. 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행한다. In step 140, a probability of a collision possibility is calculated using a target lane and a path of a surrounding vehicle in which future uncertainty is considered, and longitudinal control for collision avoidance is performed. By using a cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding a predetermined value.

주변 차량의 거동에 대한 확률적인 거동 예측을 이용함으로써 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하다. 또한, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영할 수 있다. By using the probabilistic behavior prediction for the behavior of the surrounding vehicle, it is possible to control the longitudinal safety distance between the host vehicle and the surrounding vehicle using the opportunity constraint type, and thus, the longitudinal control considering the uncertainty of collision is possible. In addition, it is possible to reflect the propensity of driving of the own vehicle driver through parameter adjustment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공신경망을 이용한 차선 기반의 주변 차량에 대한 확률적 거동 예측을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a probability behavior prediction for a lane-based neighboring vehicle using an artificial neural network according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이 순서대로 센서를 통해 취득한 주변 차량에 대한 정보를 이용하여 인공 신경망을 통하여 주변 차량의 목표 차선 및 주행 경로를 예측하고 그 결과를 확률적인 결과값으로 변경하는 알고리즘을 제안한다. As shown in FIG. 2, an algorithm is proposed that predicts a target lane and a driving path of a neighboring vehicle through an artificial neural network and changes the result to a probabilistic result value by using information about surrounding vehicles acquired through a sensor in order.

센서를 통해 주변 차량 정보(210)를 획득하고, 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선 예측(220)한다. 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측(230)을 수행한다. 이때, 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 위치 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 또한, 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 종방향 위치를 시계열 입력값으로 하고 미리 정해진 시간 동안 미래의 종방향 위치를 출력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 이후, 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행(240)할 수 있다. Acquire the surrounding vehicle information 210 through the sensor, and predict the target lane of the surrounding vehicle 220 using the acquired surrounding vehicle information. The driving route prediction 230 is performed using the acquired surrounding vehicle information for each target lane. At this time, an artificial neural network structure using current and past time series positions and road information of nearby vehicles for a predetermined time may be used. In addition, it is possible to use an artificial neural network structure that uses current and past longitudinal positions of surrounding vehicles as time series input values for a predetermined time and future longitudinal positions as output values for a predetermined time. Subsequently, the probability of a collision possibility may be calculated using the target lane and the path of the surrounding vehicle in consideration of future uncertainty, and longitudinal control for collision avoidance may be performed 240.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 차선 예측을 위한 인공 신경망의 구조와 주변 차량의 목표 차선과 확률을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining the structure of an artificial neural network for target lane prediction and the target lane and probability of a surrounding vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3과 같이 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 위치 및 로드 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 주변 차량의 3초간 현재 및 과거의 시계열 위치 및 로드 정보를 입력값으로 하고 주변 차량의 목표 차선에 대한 확률을 결과값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용한다. As shown in FIG. 3, an artificial neural network structure using current and past time series positions and load information of surrounding vehicles for a predetermined time may be used. According to an embodiment of the present invention, an artificial neural network structure using current and past time series position and load information for 3 seconds of a surrounding vehicle as input values and a probability for a target lane of a surrounding vehicle as a result value is used.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종방향 및 횡방향 주행 경로 예측을 위한 인공 신경망 구조를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an artificial neural network structure for predicting a longitudinal and transverse driving path according to an embodiment of the present invention.

도 4와 같이 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 종방향 위치를 시계열 입력값으로 하고 미리 정해진 시간 동안 미래의 종방향 위치를 출력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 목표 차선에 대한 확률을 통해 주변 차량의 차선 변경 및 차선 유지를 예측하고 도 4 좌측과 같이 차선 변경 및 유지의 각각의 경우에 대해 3초간 현재 및 과거의 횡방향 위치를 시계열 입력값으로 하며 5초간 미래의 횡방향 위치를 출력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용한다. As shown in FIG. 4, an artificial neural network structure may be used in which a current and past longitudinal position of a surrounding vehicle is a time series input value for a predetermined time and a future longitudinal position is an output value for a predetermined time. According to an embodiment of the present invention, a lane change and lane maintenance of a neighboring vehicle are predicted through a probability for a target lane, and current and past lateral positions for 3 seconds for each case of lane change and maintenance as shown in FIG. 4 are shown. It uses an artificial neural network structure that takes the time series input value and outputs the lateral position of the future for 5 seconds.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불확실성이 고려된 주행 경로 예측 변환 과정을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a process of predicting a driving route in consideration of uncertainty according to an embodiment of the present invention.

예측된 위치 결과값을 통해 주변 차량의 경로를 예측하고, 도 5에 나타낸 것과 같이 주행 경로에 대한 결과값을 확률론적으로 변환하는 과정을 거쳐 일정 신뢰도를 가지는 확률적 경로 예측 결과 도출할 수 있다. Through the process of predicting the path of the surrounding vehicle through the predicted position result value, as shown in FIG. 5, a probabilistic path prediction result having a certain reliability may be derived through a process of probabilistically converting the result value for the driving path.

목표 차선에 대한 확률적인 결과값을 통해 주변 차량의 차선 변경 및 유지를 예측한다. 그리고, 주변 차량의 차선 변경 및 유지 각각의 경우에 대하여 미리 정해진 시간 동안 현재 및 과거의 횡방향 위치를 시계열 입력값으로 하고, 미리 정해진 시간 동안 미래의 횡방향 위치를 출력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 또한, 예측된 종방향 위치 결과값을 통해 주변 차량의 경로를 예측하고, 주행 경로에 대한 결과값을 확률적인 결과값으로 변환할 수 있다. Predict the lane change and maintenance of nearby vehicles through stochastic results for the target lane. In addition, for each case of changing and maintaining lanes of surrounding vehicles, an artificial neural network structure using current and past lateral positions as time series input values for a predetermined time and future lateral positions as output values for a predetermined time may be used. Can. In addition, it is possible to predict the path of the surrounding vehicle through the predicted longitudinal position result value, and convert the result value for the driving path into a stochastic result value.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 예측 제어를 이용한 종방향 제어를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining longitudinal control using model prediction control according to an embodiment of the present invention.

인공 신경망 기법으로 주변 차량의 확률적 거동 예측 후, 도 6에서와 같이 이를 기반으로 충돌 가능성에 대한 확률을 이용하여 모델 예측 제어(Model Predictive Control)를 통해 충돌 회피 종방향 제어를 진행할 수 있다. After predicting the probabilistic behavior of the neighboring vehicle using the artificial neural network technique, collision avoidance longitudinal control may be performed through model predictive control using a probability for a collision possibility based on this, as shown in FIG. 6.

인공 신경망 구조를 통해 주변 차량의 확률적인 거동 예측 후, 충돌 가능성에 대한 확률을 이용하여 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행한다. 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행한다. After predicting the probabilistic behavior of the surrounding vehicle through the artificial neural network structure, longitudinal control for collision avoidance is performed using the probability of collision probability. By using a cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding a predetermined value.

주변 차량의 거동에 대한 확률적인 거동 예측을 이용함으로써 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하다. 또한, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영할 수 있다.By using the probabilistic behavior prediction for the behavior of the surrounding vehicle, it is possible to control the longitudinal safety distance between the host vehicle and the surrounding vehicle using the opportunity constraint type, and thus, the longitudinal control considering the uncertainty of collision is possible. In addition, it is possible to reflect the propensity of driving of the own vehicle driver through parameter adjustment.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 예측 제어의 비용 함수에 대한 정의와 제약 조건을 나타내는 수식이다. 7 is a formula showing definitions and constraints on a cost function of model prediction control according to an embodiment of the present invention.

도 7의 수학식(1)은 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수로 이 비용 함수가 최소화 되는 방향으로 최적 제어를 진행한다. Equation (1) of FIG. 7 is a cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, and performs optimal control in the direction in which the cost function is minimized.

도 7의 수학식(2), (3), (4), (5)는 비용 함수를 최소화하는데 있어서 차량의 물리적 한계를 고려한 가속도 범위와 가속도 변화량 및 충돌 가능 확률을 제약 조건으로 이용할 수 있다. Equations (2), (3), (4), and (5) of FIG. 7 may use acceleration range, acceleration change amount, and probability of collision in consideration of physical limitations of the vehicle as constraints in minimizing the cost function.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전한 상황과 출동 상황을 나타내는 도면이다.8 is a view showing a safe situation and a dispatch situation according to an embodiment of the present invention.

도 7의 수학식(5)의 경우 도 8과 같이 주변 차량의 거동에 대한 예측의 결과값이 확률론적 이기 때문에 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충 돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하며 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영할 수 있다. In the case of Equation (5) of FIG. 7, since the result of the prediction of the behavior of the surrounding vehicle is probabilistic as shown in FIG. 8, the longitudinal safety distance limitation between the host vehicle and the surrounding vehicle is used for collision using the opportunity constraint form. Longitudinal control considering uncertainty is possible, and the driver's propensity to drive can be reflected through parameter adjustment.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 9 is a diagram illustrating a structure of a lane-based probabilistic peripheral vehicle behavior prediction and a longitudinal control device using the same according to an embodiment of the present invention.

제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 장치(900)는 센서(910), 예측부(920), 확률 계산부(930) 및 종방향 제어부(940)를 포함한다. The proposed lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction and the longitudinal control device 900 using the same include a sensor 910, a prediction unit 920, a probability calculation unit 930, and a longitudinal control unit 940.

센서(910)는 주변 차량 정보를 획득한다. The sensor 910 acquires surrounding vehicle information.

예측부(920)는 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측한다. 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 횡방향 정보 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용할 수 있다. 그리고, 목표 차선에 대한 확률을 출력값으로 출력한다. The prediction unit 920 predicts a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information. An artificial neural network structure using current and past time series lateral information and road information of surrounding vehicles for a predetermined time as input values may be used. Then, the probability for the target lane is output as an output value.

확률 계산부(930)는 각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행한다. 목표 차선에 대한 확률을 이용하여 미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 종방향/횡방향 위치 또는 속도를 입력값으로하는 인공신경망 구조를 이용하고, 종방향/횡방향 위치를 출력값으로 출력한다. 이 과정에서 종방향과 횡방향에 대해 각각 다른 인공 신경망을 사용한다. 또한 이 출력값을 확률로 변환하는 과정을 거쳐 최종적으로는 종방향/횡방향 위치에 대한 확률을 출력값으로 출력한다. The probability calculation unit 930 performs driving route prediction by using the surrounding vehicle information obtained for each target lane. Using an artificial neural network structure that uses the current and past time series longitudinal/transverse position or speed of the surrounding vehicle as an input value for a predetermined time using a probability for the target lane, and outputs the longitudinal/transverse position as an output value do. In this process, different artificial neural networks are used for the longitudinal and transverse directions. In addition, through the process of converting the output value to probability, finally, the probability for the longitudinal/transverse position is output as the output value.

종방향 제어부(940)는 미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행한다. 종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행한다. The longitudinal control unit 940 calculates a probability of a collision possibility using a target lane and a path of a surrounding vehicle in which future uncertainty is considered, and performs longitudinal control for collision avoidance. By using a cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding a predetermined value.

주변 차량의 거동에 대한 확률적인 거동 예측을 이용함으로써 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하다. 또한, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영할 수 있다. By using the probabilistic behavior prediction for the behavior of the surrounding vehicle, it is possible to control the longitudinal safety distance between the host vehicle and the surrounding vehicle using the opportunity constraint type, and thus, the longitudinal control considering the uncertainty of collision is possible. In addition, it is possible to reflect the propensity of driving of the own vehicle driver through parameter adjustment.

제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동움직임 예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법 및 장치는 도로 위의 차량은 고속도로 주행이나 도심 주행 모두 차선을 따라서 주행해야 하는 규칙성을 가지고 주행하지만, 기존의 기술들은 차선 기반의 모델을 사용하지 않았기 때문에 이에 대한 고려가 제대로 이루어지지 않았다. 하지만 본 발명에서는 주변 차량의 위치와 속도 또는 과거와 현재의 시계열 위치와 속도 정보를 입력값으로 하는 차선 기반의 주변 차량의 거동을 예측할 수 있다. The proposed lane-based probabilistic neighboring vehicle motion prediction and longitudinal control method and apparatus using the same, the vehicle on the road runs with the regularity of driving along the lane in both highway driving and downtown driving, but existing technologies Since the lane-based model was not used, consideration was not given to this. However, in the present invention, it is possible to predict the behavior of a lane-based neighboring vehicle using the location and speed of the surrounding vehicle or time and location information of the past and present as input values.

결정론적인 방법을 통한 주변 차량의 거동에 대한 예측은 절대 100%의 정확도를 가질 수 없다. 따라서 불확실성이 고려된 확률론적인 예측이 필요하다. Prediction of the behavior of surrounding vehicles through deterministic methods can never have 100% accuracy. Therefore, a probabilistic prediction considering uncertainty is needed.

인공신경망을 이용한 주변 차량에 대한 확률론적 거동 예측에 있어서 기존의 NN기법은 오로지 미래의 위치만을 결정론적으로 추정하지만 본 발명은 확률론적 거동 예측을 통해 불확실성 이 고려된다. 또한 현재의 데이터만 이용하는 것이 아니라 과거와 현재의 데이터를 함께 입력값으로 사용하여 정확도를 더 높일 수 있다. In predicting the stochastic behavior of an adjacent vehicle using an artificial neural network, the existing NN technique only deterministically estimates only the future location, but the present invention considers uncertainty through stochastic behavior prediction. In addition, accuracy can be further improved by using not only current data but also past and present data as input values.

대부분의 제어기의 경우 제약 조건들이 예측 결과의 불확실성을 고려할 수 없지만 기회 제약을 이용한 모델 예측 제어의 경우 기회 제약 조건이 예측의 결과값에 포함된 불확실성을 이용하여 충돌 가능성을 표현해줄 수 있다. In most controllers, constraints cannot consider the uncertainty of the prediction result, but in the case of model prediction control using the opportunity constraint, the opportunity constraint can express the possibility of collision using the uncertainty included in the prediction result.

본 발명의 실시예들에 따르면 차량의 자율 주행 기술 및 운전자지원시스템에 적용될 수 있다. 도로 내 주변 차량의 거동에 대한 예측의 낮은 정확성으로 인해 첨단 주행 시스템이 신뢰를 얻지 못하고 있는 현 시점에서 차량이 차선이라는 규칙을 따라서 움직여야 한다는 점에 착안하여 차선 기반으로 주변 차량의 거동을 인공 신경망을 이용하여 확률론적으로 예측함으로써 미래의 불확실성이 포함된 예측 결과값을 이용하여 자율 주행 차량의 주행 경로 계획 및 충돌 회피 동작 수행 기술뿐만 아니 라 SCC, AEB 등의 운전자지원시스템에까지 적용되어 사용할 수 있다. According to embodiments of the present invention, it can be applied to a vehicle autonomous driving technology and a driver assistance system. Due to the low accuracy of prediction of the behavior of surrounding vehicles on the road, artificial neural networks are based on lane-based behavior based on the lane based on the fact that the vehicle must move according to the rules of lane at this point in time when advanced driving systems do not gain trust. By using probabilistic prediction by using the predicted result that includes uncertainty in the future, it can be applied to driver support systems such as SCC, AEB, as well as technology for driving route planning and collision avoidance operation of autonomous vehicles.

글로벌 자동차 업계에서 자율 주행의 상용화 계획에 따라 자율 주행 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 자동차 업계들은 자율주행 자동차의 상용화 시기를 2020 년으로 보고 있으며, 자율 주행 차량의 핵심 기술에 해당하는 주변 차량 예측 기술 역시 이에 따라 그 중요성이 커질 것으로 볼 수 있다. In the global auto industry, the development of autonomous driving technology has been actively conducted according to the commercialization plan of autonomous driving. The auto industry sees the commercialization time of autonomous vehicles as 2020, and it can be said that the surrounding vehicle prediction technology corresponding to the core technology of autonomous vehicles will also increase in importance.

주변 차량 예측은 자율주행 기술 개발에 있어서 필수적인 부분으로써 100%의 신뢰성을 확보하지 못한 현 시점을 고려했을 때 주변 차량의 거동에 대한 확률적인 예측은 모든 자율 주행 차량 개발에 사용될 것으로 예상된다. Peripheral vehicle prediction is an essential part of the development of autonomous driving technology, and considering the current time when 100% reliability is not secured, probabilistic prediction of the behavior of the surrounding vehicle is expected to be used for all autonomous vehicle development.

자율 주행 기술의 시장이 커지고 있는 시점에서 핵심 기술을 선점함으로써 모든 자율 주행 기술에 접목되어 광범위하게 활용될 것으로 예상되므로 본 발명에서 제안하는 차선 기반의 확률론적 주변 차량 거동예측 및 이를 이용한 종방향 제어 방법이 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. As the market for autonomous driving technology is expected to be applied to all autonomous driving technologies by preoccupying core technologies at the time of the growing market, lane-based probabilistic neighboring vehicle behavior prediction proposed by the present invention and longitudinal control method using the same It is expected to play an important role.

또한 자율 주행 기술뿐만 아니라 현재 사용되고 있는 운전자보조시스템에도 적용되어 그 기술을 발전시킴으로써 자동사 산업 전반에 영향을 줄 것으로 기대된다. In addition, it is expected to affect not only the autonomous driving technology but also the driver assistance system currently in use, which will affect the overall automotive industry by developing the technology.

완전 자율 주행을 위한 핵심 기술의 개발을 통하여 자율주행 시장을 주도할 수 있으며 기술 수출을 통하여 경제, 산업적 측면의 국산 기술의 위치가 비약적으로 상승 할 것으로 기대된다. It is possible to lead the autonomous driving market through the development of core technologies for fully autonomous driving, and it is expected that the position of domestic technology in the economic and industrial aspects will rise dramatically through technology export.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.  또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.  이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.  예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.  또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.  소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.  소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodied in The software may be distributed on networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.  상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.  상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.  컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.  프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.  The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (16)

센서를 통해 주변 차량 정보를 획득하는 단계;
획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계;
각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계; 및
미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계
를 포함하고,
획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 단계는,
미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 횡방향 정보 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용하고, 종방향과 횡방향에 대해 각각 다른 인공 신경망을 사용하며, 목표 차선에 대한 확률을 출력값으로 출력하고,
자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어를 수행하고, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영하는
주변 차량 거동예측 및 자차량 제어 방법.
Obtaining surrounding vehicle information through a sensor;
Predicting a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information;
Performing a driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane; And
Calculating the probability of the possibility of collision using the target lane and the path of the surrounding vehicle considering the future uncertainty and proceeding to the longitudinal control for collision avoidance
Including,
Predicting a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information,
The artificial neural network structure using current and past time series lateral information and road information of surrounding vehicles as input values for a predetermined time, different artificial neural networks are used for the longitudinal and lateral directions, and the probability for the target lane Output as the output value,
The longitudinal safety distance constraint between the host vehicle and the surrounding vehicle is performed using the opportunistic constraint form to perform the longitudinal control considering the uncertainty of the collision, and reflect the propensity of driving of the own vehicle driver through parameter adjustment.
Prediction of surrounding vehicle behavior and control of own vehicle.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 목표 차선을 예측하는 방법은 인공신경망 구조 외에 Interacting Multiple Model 또는 Markov Chain을 이용하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 방법.
According to claim 1,
The method for predicting the target lane uses an Interacting Multiple Model or Markov Chain in addition to the artificial neural network structure.
A method for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제1항에 있어서,
각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 단계는,
미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 종방향/횡방향 위치 또는 속도를 입력값으로하는 인공신경망 구조를 이용하고, 종방향/횡방향 위치를 출력값으로 출력하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 방법.
According to claim 1,
The step of performing driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane may include:
Using an artificial neural network structure that takes the current and past time series longitudinal/transverse position or speed of the surrounding vehicle as an input value for a predetermined time, and outputs the longitudinal/transverse position as an output value
A method for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제4항에 있어서,
상기 주행 경로를 예측하는 방법은 인공신경망 구조 외에 Polynomial fitting을 이용하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 방법.
According to claim 4,
The method for predicting the driving route uses a polynomial fitting in addition to the artificial neural network structure.
A method for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제4항에 있어서,
종방향/횡방향 위치로 출력된 출력값을 확률로 변환하는 과정을 거쳐 최종적으로는 종방향/횡방향 위치에 대한 확률을 출력값으로 출력하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 방법.
According to claim 4,
After the process of converting the output value output in the longitudinal/transverse position to probability, finally outputting the probability for the longitudinal/transverse position as the output value
A method for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제1항에 있어서,
미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 단계는,
종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the probability of the possibility of collision using the target lane and the path of the surrounding vehicle considering the future uncertainty and proceeding to the longitudinal control for collision avoidance,
Using the cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding a predetermined value.
A method for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제7항에 있어서,
주변 차량의 거동에 대한 확률적인 거동 예측을 이용함으로써 자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하고, 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향 반영이 가능한
주변 차량 거동예측 및 자차량 제어 방법.
The method of claim 7,
By using the probabilistic behavior prediction of the behavior of surrounding vehicles, it is possible to control the longitudinal safety distance between the host vehicle and the surrounding vehicle by using the opportunity constraint type, and it is possible to control the longitudinal direction considering the uncertainty of the collision. It is possible to reflect the propensity of driving of the own vehicle
Prediction of surrounding vehicle behavior and control of own vehicle.
주변 차량 정보를 획득하는 센서;
획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주변 차량의 목표 차선을 예측하는 예측부;
각 목표 차선에 대하여 획득된 주변 차량 정보를 이용하여 주행 경로 예측을 수행하는 확률 계산부; 및
미래 불확실성이 고려된 주변 차량의 목표차선 및 경로를 이용하여 충돌 가능성에 대한 확률을 계산하고 충돌 회피를 위한 종방향 제어를 진행하는 종방향 제어부
를 포함하고,
예측부는,
미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 횡방향 정보 및 도로 정보를 입력값으로 하는 인공 신경망 구조를 이용하고, 종방향과 횡방향에 대해 각각 다른 인공 신경망을 사용하며, 목표 차선에 대한 확률을 출력값으로 출력하고,
자차량과 주변 차량 간의 종방향 안전거리 제약을 기회 제약 형태를 사용하여 충돌에 대한 불확실성이 고려된 종방향 제어가 가능하며 매개변수 조절을 통해 자차량 운전자의 주행 성향을 반영하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 장치.
A sensor for acquiring surrounding vehicle information;
A prediction unit for predicting a target lane of the surrounding vehicle using the acquired surrounding vehicle information;
A probability calculation unit for performing a driving route prediction using the acquired surrounding vehicle information for each target lane; And
Longitudinal control unit that calculates the probability of a collision possibility using the target lane and path of the surrounding vehicle considering the future uncertainty and performs longitudinal control for collision avoidance
Including,
The Prediction Department,
The artificial neural network structure using current and past time series lateral information and road information of surrounding vehicles as input values for a predetermined time, different artificial neural networks are used for the longitudinal and lateral directions, and the probability for the target lane Output as the output value,
The longitudinal safety distance constraint between the host vehicle and the surrounding vehicles can be controlled in the longitudinal direction considering the uncertainty of collision by using the opportunity constraint type, and the driver's propensity to drive is reflected through parameter adjustment.
A device for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
삭제delete 제9항에 있어서,
확률 계산부는,
미리 정해진 시간 동안 주변 차량의 현재 및 과거의 시계열 종방향/횡방향 위치 또는 속도를 입력값으로하는 인공신경망 구조를 이용하고, 종방향/횡방향 위치를 출력값으로 출력하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 장치.
The method of claim 9,
The probability calculation unit,
Using an artificial neural network structure that takes the current and past time series longitudinal/transverse position or speed of the surrounding vehicle as an input value for a predetermined time, and outputs the longitudinal/transverse position as an output value
A device for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
제9항에 있어서,
종방향 제어부는,
종방향 목표 속도와 현재 속도의 차이 및 목표 가속도를 최소화하는 비용 함수를 이용하여, 충돌확률이 정해진 값을 넘지 않으면서도 상기 비용 함수가 최소화 되도록 최적의 종방향 제어를 진행하는
주변 차량 거동 예측 및 자차량 제어 장치.
The method of claim 9,
The longitudinal control unit,
Using the cost function that minimizes the difference between the longitudinal target speed and the current speed and the target acceleration, optimal longitudinal control is performed so that the cost function is minimized without exceeding a predetermined value.
A device for predicting surrounding vehicle behavior and controlling own vehicle.
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